Таймер 555 – одна з популярних мікросхем в електронному світі вже більш, як 50 років. Мікросхема дозволяє формувати одиночний імпульс або серію імпульсів зі стабільними тимчасовими характеристиками.
На основі таймера 555 можна створювати самі незвичайні пристрої власними руками: починаючи від найпростішої, яка керує мерехтінням лампочки до багатоступеневої охоронної сигналізації. І все це без мікроконтролера та програмування.
Де використовується мікросхема таймер 555
Мікросхема дозволяє зібрати світлову і звукову сигналізацію, вимірювач освітленості, перетворювач напруги, кодовий замок та інші корисні пристрої своїми руками. Для старту радимо використовувати наші уроки з таймером 555.
Хочете спробувати зібрати пристрої на таймері 555, але не знаєте, з чого почати? Зверніть увагу на нашу електронний конструктор Омка, в якому мікросхема 555 є одним з ключових елементів.
Історія створення
Свою історію таймер 555 починає в 1971 році, коли компанія Signetics Corporation випустила мікросхему NE555 під назвою «Інтегральний таймер».
Спочатку мікросхема випускалася в двох типах корпусів: пластиковому та круглому металевому. Зараз у продажу мікросхеми в металевому корпусі вже не існує – є тільки пластикові.
Таймер 555 став унікальною «таймерною» мікросхемою, доступною простим споживачам, який дозволяв збирати мініатюрні та недорогі пристрої за рахунок щільного компонування елементів в кристалі мікросхеми. Згодом її стали копіювати інші виробники з різних країн світу: Texas Instruments, STMicroelectronics, Diodes Inc та інші. В СРСР випускали свою версію таймера – КР1006ВІ1.
З чого складається мікросхема?
Усередині кристала мікросхеми міститься близько 20 транзисторів, 15 резисторів та 2 діоди. Склад і кількість елементів можуть несуттєво змінюватися в залежності від виробника.
Принцип роботи мікросхеми Таймер 555
Умовно мікросхема NE555 складається з шести функціональних блоків:
- дільник напруги (1);
- два компаратора (2 і 3);
- RS-тригер (4);
- інвертується підсилювач потужності (5);
- транзистор з відкритим колектором на виході (6).
На вході знаходиться резистивний дільник напруги (1), який формує дві опорні напруги для компараторів (2 і 3). Вихідні контакти компараторів надходять на RS-тригер (4) з зовнішнім виводом для скидання, а потім на підсилювач потужності (5). Останнім вузлом є транзистор з відкритим колектором (6), який може виконувати кілька функцій, в залежності від поставленого завдання.
Маркування та позначення мікросхеми
Мікросхема NE555 та її аналоги випускаються в восьмививідному корпусі типу DIP-8, TSSOP або SOIC. Розташування виводів, незалежно від корпусу – стандартне.
| Номер виводу | Позначення | Призначення | Опис |
|---|---|---|---|
| 1 | GND | Загальна земля | Вивід з'єднується із загальним проводом схеми чи мінусом источника питания. |
| 2 | TRIG | Запуск | Вхід компаратора «B». При надхожденні на вхід «TRIG» сигналу довільної форми напругою менше ⅓ от «VCC», здійснюється запуск інтегрального таймера, внаслідок чого на виході «OUT» виникає логічна одиниця. |
| 3 | OUT | Вихід | Вихідний сигнал таймера. На вивід «OUT» формується одна з двох напруг, приблизно відповідають рівням GND або VCC, в залежності від стану таймера. |
| 4 | RESET | Скидання | При надходженні на вихід «RESET» напруга живлення менш 0,7 В, відбувається скидання таймера і відповідно на виводі «OUT» з'явиться логічний нуль. Якщо в проектованій схемі не потрібен режим скидання, то бажано вивід «RESET» з'єднати з плюсом джерела живлення. |
| 5 | CTRL | Керування | Додаткове управління таймером. При подачі на вхід «CTRL» сигнал від 45 до 90% від «VCC», можна контролювати тривалість імпульсів на виході. Це дозволяє позбутися від зовнішнього RC ланцюжка. Якщо ви регулюєте тимчасові параметри RC-ланцюжком, підключіть вивід «CTRL» до мінуса схеми через конденсатор 10 нФ. |
| 6 | THR | Стоп | Вхід компаратора «A». При надходженні на вхід «THR» сигналу довільної форми напругою понад ⅔ від «VCC», здійснюється зупинка інтегрального таймера, внаслідок чого на виході «OUT» виникає логічний нуль. |
| 7 | DIS | Розряд | Вихід «DIS» до колектора вихідного транзистора. Використовується для розрядки часу задаючого конденсатора між інтервалами. Стани цього виходу повторюють стани основного виходу OUT, тому використовується для нарощування здатності навантаження таймера. |
| 8 | VCC | Живлення | Живлення мікросхеми. Вивід з'єднується з проводом живлення схеми з напругою від 4,5 до 16 вольт. |
Схеми підключення Таймер 555
Таймер 555 підтримує три основні режими роботи:
- моностабільний режим (одновібратор);
- автоколивальний режим (мультивібратор);
- бістабільний режим (тригер Шмітта).
Для розрахунків тимчасових затримок по таймеру необхідно виконувати математичні розрахунки RC-ланцюжка. Радимо використовувати програму 555 (в папці Documents), яка порахує номінал всіх компонентів за вас.
Моностабільний режим (одновібратор)
Режим підходить для включення таймера на фіксований інтервал часу. Наприклад, вмикання світла на заданий інтервал часу при спрацьовуванні датчика руху.
Стабільний стан таймера – вимкнений, тобто на ніжці «OUT» логічний нуль. За сигналом в довільній формі на вході «TRIG», мікросхема генерує одиночний прямокутний імпульс (логічну одиницю) на виході «OUT». Тривалість імпульсу визначається зовнішнім RC-ланцюжком з одного конденсатора і резистора за формулою:
T = 1,1 * R * C, де:
| Позначення | Опис | Шкала вимірювання |
|---|---|---|
| T | Час імпульсу | Секунда |
| R | Номінал опору | Ом |
| С | Номинал ємності | Фарад |
T – час імпульсу в секундах;
R – опір в Омах;
С – ємність в Фарадах.
Приклад роботи
Розглянемо моностабільний режим на простому прикладі. Підключимо до виходу «OUT» світлодіод LED1 через струмообмежувальний резистор R2. А для запуску таймера підключимо тактову кнопку SW1 до піну «TRIG»
Дано:
R1 = 10 кОм = 10000 Ом.
С1 = 220 мкФ = 220 * 0,000001 Ф = 0,00022 Ф.
Розв’язок:
T = 1,1 * 10000 * 0,00022 = 2,2 секунди.
Алгоритм
У штатному режимі світлодіод LED1 не світиться.
При натисненні на кнопку SW1, сигнал на піні «TRIG» запускає таймер, на виході «OUT» з’являється логічна одиниця і відповідно світлодіод LED1 засвічується.
Через 2,2 секунд таймер вимикається і світлодіод LED1 гасне, очікуючи наступного кліка по кнопці SW1.
Автоколивальний режим (мультивібратор)
Режим мультивібратора дозволяє мигати світлодіодами, керувати швидкістю моторів та генерувати звуки. Мікросхема видає послідовність прямокутних імпульсів на виході «OUT», параметри яких визначаються RC-ланцюжком з конденсатора C1 та двох резисторів: R1 і R2.
f = 1 / 0,693 * C * (R1 + 2 * R2)
t = 1 / f
t = t1 + t2
t1 = 0,693 * C * (R1 + R2)
t2 = 0,693 * C * R2, де:
| Позначення | Опис | Шкала виміру |
|---|---|---|
| f | Частота імпульсів | Герц |
| t | Період імпульсу | секунда |
| t1 | Довжина імпульсу (логічна одиниця) | секунда |
| t2 | Довжина паузи (логічний нуль) | секунда |
| R1, R2 | Номінал опорів | Ом |
| С | Номинал ємності | Фарад |
Приклад роботи
Розглянемо автоколивальний режим на прикладі. Підключимо до виходу «OUT» світлодіод LED1 через струмообмежувальний резистор R3.
Дано:
R1 = 10 кОм = 10000 Ом
R2 = 100 кОм = 100000 Ом
C1 = 22 мкФ = 0,000022 Ф
Розв’язок:
Частота імпульсів: f = 1 / 0,693 * C1 * (R1 + 2 * R2) = 0,693 * 0,000022 * (10000 + 2 * 100000) = 1 / 3,2 = 0,31 Герц.
Період імпульсу: t = 1 / f = 1 / 0,31 = 3,2 секунди.
Тривалість імпульсу (логічна одиниця): t1 = 0,693 * C1 * (R1 + R2) = 0,693 * 0,000022 * (10000 + 100000) = 1,67 секунди.
Довжина паузи (логічний нуль): t2 = 0,693 * C1 * R2 = 0,693 * 0,000022 * 100000 = 1,52 секунди.
Алгоритм
Світлодіод з поточними номіналами RC-ланцюжка буде світитися 1,67 секунди, гаснути на 1,52 секунди і так по колу. Частота миготіння світлодіода дорівнює 0,31 Гц, а період 3,2 секунди.
Бістабільний режим (тригер Шмітта)
Останній – бістабільний режим або тригер Шмітта. Режим підійде для просто включення і виключення пристроїв при натисканні на кнопки. У ньому немає ніяких тимчасових інтервалів, тобто RC-ланцюжок не знадобиться.
Приклад роботи
Розглянемо бістабільний режим на прикладі. Підключимо до виходу «OUT» світлодіод LED1 через струмообмежувальний резистор R3. А для керування лампочкою підключимо дві кнопки SW1 і SW2 до виводів «TRIG» і «RESET».
Алгоритм
У штатному режимі світлодіод LED1 не світиться.
При натисканні на кнопку SW1, сигнал на піні «TRIG» запускає таймер, на виході «OUT» з’являється логічна одиниця і світлодіод LED1 світиться.
При натисканні на кнопку SW2, сигнал «RESET» скидає таймер, на виході «OUT» виникає логічний нуль і відповідно світлодіод LED1 гасне.
Характеристики:
- Модель: інтегральний таймер 555;
- Напруга живлення: 4,5 – 16 В;
- Максимальний струм споживання: до 12 мА;
- Максимальний струм виходу: до 200 мА;
- Максимальна робоча частота: до 500 кГц;
- Корпус: DIP-8, SOP-8;
- Температура роботи: від 0 до 70 ° C;
- Температура зберігання: -65 до 150 ° C.
Ресурси:
- Datasheet на таймер 555 – lm555 se555 ts555 KP1006VI1
- Програма для розрахунку обв’язки компонентів – ne555-soft
Залиште свій відгук